石墨烯量子点在荧光传感中的应用：从柠檬黄到抗坏血酸

"物联网-智慧传输-基于石墨烯量子点的荧光传感器的构建及应用.pdf" 物联网技术与智慧传输的结合，正在引领一场科技革命，其中石墨烯量子点（Graphene quantum dots, GQDs）作为新型纳米荧光材料，扮演着至关重要的角色。GQDs因其独特的生物相容性和低毒性，以及稳定的光学性质，在物联网中的智能传感领域展现出巨大的潜力。然而，现有的GQDs荧光传感器在量子产率、灵敏度和选择性方面仍有待提升。 本研究通过精心设计的合成工艺，成功制备了GQDs和氮掺杂的石墨烯量子点（N-GQDs）。首先，采用Hummer法得到氧化石墨烯（GO），然后在浓氨水的碱性环境中，通过高温高压处理（200℃，5小时）制得GQDs。这些GQDs在440nm处具有强烈的荧光发射，这使得它们成为构建荧光传感器的理想材料。利用GQDs与柠檬黄的内滤光效应，建立了一种新的荧光传感分析方法，对柠檬黄的检测具有高灵敏度和高选择性。在0.008 μmol/L到4 μmol/L浓度范围内，荧光强度与柠檬黄浓度呈线性关系，检出限低至0.0035 μmol/L，优于现有技术，且能有效排除常见干扰物质，适用于饮料中柠檬黄含量的准确测定。 另一方面，研究还利用氮掺杂的GQDs（N-GQDs）与MnO2协同作用，开发了一种荧光"off-on"法，用于抗坏血酸（Ascorbic Acid, AA）的检测。通过柠檬酸和氨水作为碳和氮源，水热法合成N-GQDs，并通过多种表征手段（如IR、XPS和TEM）验证其结构。在N-GQDs-MnO2系统中，抗坏血酸的存在能够触发荧光恢复，实现对AA的特异性识别。这种方法在特定条件下对AA的检测同样表现出高灵敏度，为实时监测生物体系中的抗氧化剂提供了新的途径。 此外，研究还探讨了N-GQDs对谷胱甘肽（Glutathione, GSH）的荧光响应，进一步拓宽了GQDs在生物传感中的应用。通过优化传感体系，可以有效地区分GSH和其他生物分子，为临床诊断和环境监测提供了有力工具。 基于石墨烯量子点的荧光传感器不仅在物联网智慧传输中展现出卓越的性能，而且在食品、环境和生物医学等领域具有广泛的应用前景。通过不断优化合成条件和传感机制，未来有望开发出更多高效、高选择性的GQDs传感器，推动物联网技术的智能化和精确化发展。